CN110930058A - 一种高速公路交通安全评价系统 - Google Patents

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Abstract

一种高速公路交通安全评价系统，针对现有高速公路线形设计对车辆在实际行驶路径上的行驶安全性考虑不足，导致对交通安全性评价准确度低的问题，包括：数据获取模块、路径获取模块、速度获取模块、摩擦需求及摩擦系数获取模块和评价模块；本发明对某高速公路进行安全评价，评价结果中安全性“一般”或“较差”路段均在线形设计方面存在不足，评价结果的准确度较高，可应用于我国高速公路进行安全性评价。

Description

一种高速公路交通安全评价系统
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，具体为一种高速公路交通安全评价系统。
背景技术
我国高速公路建设发展迅速，高速公路为交通出行提供高效便捷服务的同时，也存在着安全隐患。2018年，中国发生交通事故244937起，死亡人数为63194人。交通事故频发的一个重要原因是道路设计时对车辆在行驶路径上的运行安全性考虑不足，因此在行驶路径上对车辆进行运行安全性评价是一项必不可少的工作。
专利CN102622516A公开了一种面向道路安全评价的微观交通流仿真方法，该方法从驾驶员的心理特征出发，根据直线道路的设计长度，选择不同的道路车辆密度，对驾驶过程进行仿真，将理论安全间距和仿真得到的车辆间距进行对比分析，以确定安全级别。
专利CN105138733A公开了一种基于驾驶舒适性的双车道公路交通安全评价方法，该方法以驾驶员舒适性协同振荡模型为基础，分析人、车、路、环境因素对驾驶员心率变化的综合影响，给出了优化后的双车道协同振荡模型。
专利CN106530720A公开了一种高速公路高速公路交通安全黑点路段识别与预警方法，该方法结合高速公路交通事故历史数据、驾驶员的行为特性、车辆性能特征、高速公路状况以及交通环境，给出一种动态的高速公路交通流运行安全性预警方法。
综上，国内现有的一些道路运行安全性评价方法一般通过驾驶员舒适性、事故率、交通环境等相关指标来评价高速公路运行的安全性。
发明内容
本发明的目的是：针对现有高速公路线形设计对车辆在实际行驶路径上的行驶安全性考虑不足，导致对交通安全性评价准确度低的问题，提出一种高速公路交通安全评价系统。
本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种高速公路交通安全评价系统，包括：数据获取模块、路径获取模块、速度获取模块、摩擦需求及摩擦系数获取模块和评价模块；
所述数据获取模块用于获取高速公路线形数据及高速公路速度数据；
所述路径获取模块用于获取车辆在高速公路上的行驶路径；
所述速度获取模块用于获取车辆在行驶路径上的车辆运行速度V85，并得到相邻路段运行速度之差△V；
所述摩擦需求及摩擦系数获取模块用于获取车辆在高速公路上行驶的横、纵摩擦需求及摩擦系数，并获取纵向摩擦比X和横向摩擦比Y；
所述评价模块用于对高速公路进行安全性评价。
进一步的，所述评价模块执行如下操作：
首先，对纵向摩擦比X进行判定，
当|X|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|X|≤0.5时，输出信号B，
当|X|＞0.5时，输出信号C；
其次，对横向摩擦比Y进行判定，
当|Y|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|Y|≤0.5时，输出信号B，
当|Y|＞0.5时，输出信号C；
再次，对相邻路段运行速度之差△V进行判定，
当|V85Tangent-V85Curve|≤10km/h时，输出信号A，
当10km/h＜|V85Tangent-V85Curve|≤20km/h时，输出信号B，
当|V85Tangent-V85Curve|＞20km/h时，输出信号C；
最后进行综合判定，若信号皆为A，则输出最终信号为A，
若信号中含B且不含C时，则输出最终信号为B，
若信号中含C时，则输出最终信号为C，最后根据输出的最终信号进行安全性评价。
进一步的，所述高速公路线形数据包括：平面线形数据、纵断面线形数据、横断面线形数据；所述速度数据包括：设计速度、期望速度、限制速度；
所述平面线形数据主要包括：直线路段起、终点桩号、缓和曲线路段和圆曲线路段起、终点桩号、圆曲线半径及偏转角度；
所述纵断面线形数据主要包括：竖曲线起、终点桩号、变坡点桩号及前后坡的坡长及坡度；
所述横断面线形数据包括：行车道宽度、横坡坡度及超高数据。
进一步的，所述路径获取模块执行如下步骤：
步骤一、利用高速公路平面线形数据和高速公路横断面线形数据确定车辆在平面直线段上的行驶路径，所述车辆在平面直线段沿车道中心行驶；
步骤二、首先确定车辆在高速公路平面曲线路段上的行驶路径，所述车辆在平面曲线段沿车道中心内侧行驶，然后获取偏离中心的最大允许偏差Ymax、虚拟曲线半径Rv和虚拟曲线起点桩号Scev；
步骤三、根据步骤二中Ymax、Rv和Scev确定车辆在平面上行驶的行驶路径，并整理出车辆行驶路径的平面线形数据。
进一步的，所述偏离中心的最大允许偏差Ymax获取公式如下：
Ymax＝(W1-W2)/2-W3
其中，W1为车道宽度，W2为车辆宽度，W3为车辆距离车道边缘的最小允许宽度，W3取0.3m。
进一步的，所述虚拟曲线半径Rv获取公式如下：
Rv＝R+YmaxCos(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，R为几何曲线半径，θ为偏转角。
进一步的，所述虚拟曲线起点桩号Scev获取公式如下：
Scev＝Sce-YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Sce为几何曲线起点桩号，θ为偏转角。
进一步的，所述虚拟曲线终点桩号Ecev获取公式如下：
Ecev＝Ece+YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Ece为几何曲线终点桩号，θ为偏转角。
进一步的，所述速度获取模块执行如下步骤：
首先，根据行驶路径的平纵线形进行路段划分，将路段划分为平直线路段、平曲线路段和平纵曲线组合路段；
其次，对平曲线上运行速度进行预测，假定平曲线上运行速度保持不变，平曲线上运行速度计算公式为：
纵坡坡度i＜-3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv+(3.88+632.77/Rv)×(i+3)
纵坡坡度-3％≤i＜0时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv
纵坡坡度0≤i＜3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv
纵坡坡度i≥3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv-(8.21+822.32/Rv)×(i-3)
在平曲线路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点前的平纵组合路段，i选用竖曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点后的平纵组合路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；
再次，对平面直线上的运行速度预测，假定车辆直线上行驶时运行速度能达到期望车速，车辆在直线段行驶时需要进行加速或者减速；
加速包括：A曲线段至直线段；B直线段至直线段；
在曲线段至直线段：虚拟曲线半径Rv＞436m时，加速度Ax为0.21m/s2；虚拟曲线半径250m≤Rv≤436m时，加速度Ax为0.43m/s2；虚拟曲线半径Rv＜250m时，加速度Ax为0.54m/s2；
在直线段至直线段：加速度Ax为0.21m/s2；
减速包括：C直线段至曲线段；D直线段至直线段；
在直线段至曲线段，虚拟曲线半径Rv＞873m时，加速度Ax为0.05m/s2；虚拟曲线半径175m≤Rv≤873m时，加速度Ax为-0.0008726+37430/Rv 2 m/s2；虚拟曲线半径Rv＜175m时，加速度Ax为1.25m/s2；
在直线段至直线段，加速度Ax为0.05m/s2；
在加速度预测完成之后，根据预测得到加速度对直线段运行速度进行调整；
如果曲线n与曲线n+1之间直线过短，小于由曲线n运行速度加速或者减速到曲线n+1运行速度所需距离，加速度计算公式为：
Figure BDA0002306744050000041
式中，Vn为曲线段n上预测的运行车速(km/h)，Vn+1为曲线段n+1上预测的运行车速(km/h)，L为曲线段n和曲线段n+1之间的直线段长度(m)；
若起点后或终点前连接路段为直线路段，将起点或终点视为运行车速为100km/h的平曲线路段对直线段路段运行速度进行调整，起点后或终点前加速度采用直线段至直线段加速度；
最终、根据得到高速公路全线运行速度预测结果，获取平面直线与曲线之间运行速度之差△V，计算公式为：
△V＝|V85Tangent-V85Curve|
式中，V85Curve为平曲线上的运行车速，V85Tangent为平曲线之前的直线上最大运行车速。
进一步的，所述摩擦需求及摩擦系数获取模块执行如下步骤：
S1、对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdx的计算公式为：
Fdx＝Ax/g–i
式中，Fdx为纵向摩擦需求，Ax为纵向加速度，g为重力加速度，g取9.806m/s2，i为纵坡坡度；
S2、对车辆在高速公路上行驶时的横向加速进行预测，当车辆在直线上行驶时，横向加速度为0，车辆在平曲线上行驶时，横向加速度Ay计算公式为：
Ay＝V85 2/(3.62×Rv)
式中，Ay为横向加速度，V85为平曲线上预测的运行速度，Rv为虚拟曲线半径；
S3、对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdy的计算公式为：
Fdy＝Ay/g-i0-ih
式中，Fdy为横向摩擦需求，Ay为横向加速度，i0为横坡坡度，车辆在双坡路面外侧行驶时为负，内侧行驶时为正，ih为超高；
S4、对车辆在高速公路上行驶时的摩擦系数进行预测，道路摩擦系数采用潮湿状态下的沥青混凝土的摩擦系数，计算公式如下：
Fa＝0.4-(V85/3.6-8.3)×0.006
式中，Fa为道路摩擦系数，V85为运行速度；
S5、计算车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦比X和横向摩擦比Y
X＝Fdx/Fa
Y＝Fdy/Fa。
本发明的有益效果是：
本发明综合考虑了在行驶路径上车辆的运行速度协调性、横向稳定性及纵向稳定性。数据获取模块、路径获取模块、速度获取模块、摩擦需求及摩擦系数获取模块和评价模块协调运作，根据道路线形及速度数据对车辆在实际行驶路径上的运行速度及横、纵向加速度进行预测，通过运行速度及横、纵向加速度对道路摩擦系数和横、纵向摩擦需求进行计算，并利用相邻路段运行速度之差△V、横向摩擦需求与道路摩擦系数之比Y、纵向摩擦需求与道路摩擦系数之比X评价车辆在行驶过程中的速度协调性、横向稳定性及纵向稳定性。本发明对某高速公路进行安全评价，评价结果中安全性“一般”或“较差”路段均在线形设计方面存在不足，评价结果的准确度较高，可应用于我国高速公路进行安全性评价。
附图说明
图1为本发明的框架图；
图2为行驶路径示意图；
图3为路段划分示意图；
图4(a)为运行速度预测示意图；
图4(b)为运行速度预测示意图；
图4(c)为运行速度预测示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种高速公路交通安全评价系统，包括：数据获取模块、路径获取模块、速度获取模块、摩擦需求及摩擦系数获取模块和评价模块；
所述数据获取模块用于获取高速公路线形数据及速度数据；
所述路径获取模块用于获取车辆在高速公路上的行驶路径；
所述速度获取模块用于获取车辆在行驶路径上的运行速度V85，并得到相邻路段运行速度之差△V；
所述摩擦需求及摩擦系数获取模块用于获取车辆在高速公路上行驶的横、纵摩擦需求及摩擦系数，并获取横、纵向摩擦比Y和X；
所述评价模块用于对高速公路进行安全性评价。
所述路径获取模块，根据道路线形数据获取车辆在高速公路上的行驶路径；具体过程为：
首先，确定车辆在平面直线段上的行驶路径，所述车辆在平面直线段沿车道中心行驶，行驶路径的平面线形与道路中心相同；
其次，确定车辆在高速公路平面曲线路段上的行驶路径，所述车辆在平面曲线段沿车道中心内侧行驶，开始和结束在车道中心，在这些位置与车道边缘平行的一条线相切，在几何曲线中点达到与几何车道中心的最大允许偏差，如图2所示；
再次，获取偏离中心的最大允许偏差Ymax、虚拟曲线半径Rv、虚拟曲线起点桩号Scev和终点桩号Ecev；并整理出行驶路径的平面线形数据。
所述偏离中心的最大允许偏差Ymax获取公式如下：
Ymax＝(W1-W2)/2-W3
其中，W1为车道宽度，W2为车辆宽度，W3为车辆距离车道边缘的最小允许宽度，W3取0.3m。
所述虚拟曲线半径Rv获取公式如下：
Rv＝R+YmaxCos(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，R为几何曲线半径，θ为偏转角。
所述虚拟曲线起点桩号Scev获取公式如下：
Scev＝Sce-YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Sce为几何曲线起点桩号，θ为偏转角。
所述虚拟曲线终点桩号Ecev获取公式如下：
Ecev＝Ece+YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Ece为几何曲线终点桩号，θ为偏转角。
最后，获取行驶路径的平面线形数据。包括：直线段起、终点桩号，缓和曲线和圆曲线段起、终点桩号及曲线半径。
圆曲线衔接缓和曲线时，虚拟曲线起点桩号Scev作为圆曲线前衔接的缓和曲线的起点桩号、虚拟曲线终点桩号Ecev作为圆曲线后衔接的缓和曲线的终点桩号，圆曲线起、终点桩号与几何曲线相同，缓和曲线半径和圆曲线半径为Rv；
圆曲线不衔接缓和曲线时，虚拟曲线起点桩号Scev作为圆曲线的起点桩号，虚拟曲线终点桩号Ecev作为圆曲线的终点桩号，圆曲线半径为Rv；
虚拟曲线起点桩号Scev作为曲线前衔接的直线段终点桩号，虚拟曲线终点桩号Ecev作为曲线后衔接的直线段起点桩号。
所述速度获取模块，获取车辆在高速公路上的运行速度；具体过程为：
首先，根据行驶路径的平纵线形进行路段划分，速度获取模块假设运行速度在平曲线上保持不变，由于缓和曲线段时是车辆由直线段进入曲线或者曲线进入直线的加、减速路段，所以将缓和曲线视为平面直线进行速度预测，将路段划分为平直线路段、平曲线路段和平纵曲线组合路段，如图3所示；
其次，对平曲线上运行速度进行预测，假定平曲线上运行速度保持不变。平曲线上运行速度计算公式为：
纵坡坡度i＜-3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv+(3.88+632.77/Rv)×(i+3)
纵坡坡度-3％≤i＜0时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv
纵坡坡度0≤i＜3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv
纵坡坡度i≥3％时，运行速度运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv-(8.21+822.32/Rv)×(i-3)
在平曲线路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点前的平纵组合路段，i选用竖曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点后的平纵组合路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；
再次，对平面直线上的运行速度预测，假定车辆直线上行驶时运行速度能达到期望车速，见图4(a)。
车辆在直线段行驶时需要进行加速或者减速，
加速包括：A曲线段至直线段；B直线段至直线段；
在曲线段至直线段：虚拟曲线半径Rv＞436m时，加速度Ax为0.21m/s2；虚拟曲线半径250m≤Rv≤436m时，加速度Ax为0.43m/s2；虚拟曲线半径Rv＜250m时，加速度Ax为0.54m/s2；
在直线段至直线段：加速度Ax为0.21m/s2；
减速包括：C直线段至曲线段；D直线段至直线段；
在直线段至曲线段，虚拟曲线半径Rv＞873m时，加速度Ax为0.05m/s2；虚拟曲线半径175m≤Rv≤873m时，加速度Ax为-0.0008726+37430/Rv 2 m/s2；虚拟曲线半径Rv＜175m时，加速度Ax为1.25m/s2；
在直线段至直线段，加速度Ax为0.05m/s2；
在加速度预测完成之后，根据预测得到加速度对直线段运行速度进行调整。当车辆由直线进入曲线时，需要进行减速；当车辆由曲线进入直线时,需要进行加速。
如果曲线之间的直线段长度大于由曲线n运行车速加速到期望车速所需距离与由期望车速减速到曲线n+1运行速度所需距离之和，曲线段之间直线段运行速度调整方式见图4(b)；
如果曲线之间的直线段长度小于由曲线n运行车速加速到期望车速所需距离与由期望车速减速到曲线n+1运行速度所需距离之和，曲线段之间直线段运行速度调整方式见图4(c)；
如果曲线n与曲线n+1之间直线过短，小于由曲线n运行速度加速或者减速到曲线n+1运行速度所需距离，加速度计算公式为：
Figure BDA0002306744050000081
式中，Vn为曲线段n上预测的运行车速(km/h)，Vn+1为曲线段n+1上预测的运行车速(km/h)，L为曲线段n和曲线段n+1之间的直线段长度(m)；
若起点后或终点前连接路段为直线路段，将起点或终点视为运行车速为100km/h的平曲线路段对直线段路段运行速度进行调整，起点后或终点前加速度采用直线段至直线段加速度。
最终、根据得到高速公路全线运行速度预测结果，获取平面直线与曲线之间运行速度之差△V，计算公式为：
△V＝|V85Tangent-V85Curve|
所述摩擦需求获取模块，获取车辆在道路上行驶时的横、纵摩擦需求，具体过程为：
首先，对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdx的计算公式为：
Fdx＝Ax/g–i
式中，Fdx为纵向摩擦需求，Ax为纵向加速度，g为重力加速度，g取9.806m/s2，i为纵坡坡度；
然后，对车辆在高速公路上行驶时的横向加速进行预测，当车辆在直线上行驶时，横向加速度为0，车辆在平曲线上行驶时，横向加速度Ay计算公式为：
Ay＝V85 2/(3.62×Rv)
式中，Ay为横向加速度，V85为平曲线上预测的运行速度，Rv为虚拟曲线半径；
最后、对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdy的计算公式为：
Fdy＝Ay/g-i0-ih
式中，Fdy为横向摩擦需求，Ay为横向加速度，i0为横坡坡度，车辆在双坡路面外侧行驶时为负，内侧行驶时为正，ih为超高。
所述摩擦系数获取模块，获取车辆在道路上行驶时的道路摩擦系数和横、纵向摩擦比，具体过程为：
首先，对车辆在高速公路上行驶时的摩擦系数进行预测，道路摩擦系数采用潮湿状态下的沥青混凝土的摩擦系数，计算公式如下：
Fa＝0.4-(V85/3.6-8.3)×0.006
式中，Fa为道路摩擦系数，V85为运行速度；
然后，计算车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦比X和横向摩擦比Y
X＝Fdx/Fa
Y＝Fdy/Fa。
所述评价模块，对车辆在道路上的行驶安全性进行综合评价，具体过程为：
首先，通过纵向摩擦比X对车辆在道路上行驶的纵向稳定性进行判定，
当|X|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|X|≤0.5时，输出信号B，
当|X|＞0.5时，输出信号C；
其次，通过横向摩擦比Y对车辆在道路上行驶的横向稳定性进行判定，
当|Y|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|Y|≤0.5时，输出信号B，
当|Y|＞0.5时，输出信号C；
再次，通过相邻路段运行速度之差△V对车辆在道路上行驶的速度协调性进行判定，
当|V85Tangent-V85Curve|≤10km/h时，输出信号A，
当10km/h＜|V85Tangent-V85Curve|≤20km/h时，输出信号B，
当|V85Tangent-V85Curve|＞20km/h时，输出信号C；
最后进行综合判定，若信号皆为A，则输出最终信号为A，
若信号中含B且不含C时，则输出最终信号为B，
若信号中含C时，则输出最终信号为C。
最终信号A为“良好”，B为“一般”，C为“较差”。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例具体是按照以下步骤制备的：
某双向四车道高速公路，设计速度为120km/h。
使用本发明的一种高速公路交通安全评价系统对该高速公路进行安全性评价，并采用《公路路线设计规范》，对评价结果进行验证，评价结果见表1。
表1安全评价结果
Figure BDA0002306744050000111
由表1的评价结果可知，根据本发明的一种高速公路交通安全系统评价出行驶安全性存在不足的路段的线形设计都存在一定的与规范不符的情况。本发明评价结果准确度较高，可以应用于我国的高速公路交通安全评价。
需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于包括：数据获取模块、路径获取模块、速度获取模块、摩擦需求及摩擦系数获取模块和评价模块；
所述数据获取模块用于获取高速公路线形数据及高速公路速度数据；
所述路径获取模块用于获取车辆在高速公路上的行驶路径；
所述速度获取模块用于获取车辆在行驶路径上的车辆运行速度V85，并得到相邻路段运行速度之差△V；
所述摩擦需求及摩擦系数获取模块用于获取车辆在高速公路上行驶的横、纵摩擦需求及摩擦系数，并获取纵向摩擦比X和横向摩擦比Y；
所述评价模块用于对高速公路进行安全性评价。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于所述评价模块执行如下操作：
首先，对纵向摩擦比X进行判定，
当|X|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|X|≤0.5时，输出信号B，
当|X|＞0.5时，输出信号C；
其次，对横向摩擦比Y进行判定，
当|Y|≤0.3时，输出信号A，
当0.3＜|Y|≤0.5时，输出信号B，
当|Y|＞0.5时，输出信号C；
再次，对相邻路段运行速度之差△V进行判定，
当|V85Tangent-V85Curve|≤10km/h时，输出信号A，
当10km/h＜|V85Tangent-V85Curve|≤20km/h时，输出信号B，
当|V85Tangent-V85Curve|＞20km/h时，输出信号C；
最后进行综合判定，若信号皆为A，则输出最终信号为A，
若信号中含B且不含C时，则输出最终信号为B，
若信号中含C时，则输出最终信号为C，最后根据输出的最终信号进行安全性评价。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述高速公路线形数据包括：平面线形数据、纵断面线形数据、横断面线形数据；所述速度数据包括：设计速度、期望速度、限制速度；
所述平面线形数据主要包括：直线路段起、终点桩号、缓和曲线路段和圆曲线路段起、终点桩号、圆曲线半径及偏转角度；
所述纵断面线形数据主要包括：竖曲线起、终点桩号、变坡点桩号及前后坡的坡长及坡度；
所述横断面线形数据包括：行车道宽度、横坡坡度及超高数据。
4.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述路径获取模块执行如下步骤：
步骤一、利用高速公路平面线形数据和高速公路横断面线形数据确定车辆在平面直线段上的行驶路径，所述车辆在平面直线段沿车道中心行驶；
步骤二、首先确定车辆在高速公路平面曲线路段上的行驶路径，所述车辆在平面曲线段沿车道中心内侧行驶，然后获取偏离中心的最大允许偏差Ymax、虚拟曲线半径Rv和虚拟曲线起点桩号Scev；
步骤三、根据步骤二中Ymax、Rv和Scev确定车辆在平面上行驶的行驶路径，并整理出车辆行驶路径的平面线形数据。
5.根据权利要求4所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述偏离中心的最大允许偏差Ymax获取公式如下：
Ymax＝(W1-W2)/2-W3
其中，W1为车道宽度，W2为车辆宽度，W3为车辆距离车道边缘的最小允许宽度，W3取0.3m。
6.根据权利要求4所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述虚拟曲线半径Rv获取公式如下：
Rv＝R+YmaxCos(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，R为几何曲线半径，θ为偏转角。
7.根据权利要求4所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述虚拟曲线起点桩号Scev获取公式如下：
Scev＝Sce-YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Sce为几何曲线起点桩号，θ为偏转角。
8.根据权利要求4所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述虚拟曲线终点桩号Ecev获取公式如下：
Ecev＝Ece+YmaxSin(θ/2)/(1-Cos(θ/2))
其中，Ece为几何曲线终点桩号，θ为偏转角。
9.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述速度获取模块执行如下步骤：
首先，根据行驶路径的平纵线形进行路段划分，将路段划分为平直线路段、平曲线路段和平纵曲线组合路段；
其次，对平曲线上运行速度进行预测，假定平曲线上运行速度保持不变，平曲线上运行速度计算公式为：
纵坡坡度i＜-3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv+(3.88+632.77/Rv)×(i+3)
纵坡坡度-3％≤i＜0时，运行速度V85计算公式为：
V85＝105.98-3709.90/Rv
纵坡坡度0≤i＜3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv
纵坡坡度i≥3％时，运行速度V85计算公式为：
V85＝104.82-3574.51/Rv-(8.21+822.32/Rv)×(i-3)
在平曲线路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点前的平纵组合路段，i选用竖曲线起点处纵坡坡度；在竖曲线起点位于平曲线中点后的平纵组合路段，i选用平曲线起点处纵坡坡度；
再次，对平面直线上的运行速度预测，假定车辆直线上行驶时运行速度能达到期望车速，车辆在直线段行驶时需要进行加速或者减速；
加速包括：A曲线段至直线段；B直线段至直线段；
在曲线段至直线段：虚拟曲线半径Rv＞436m时，加速度Ax为0.21m/s2；虚拟曲线半径250m≤Rv≤436m时，加速度Ax为0.43m/s2；虚拟曲线半径Rv＜250m时，加速度Ax为0.54m/s2；
在直线段至直线段：加速度Ax为0.21m/s2；
减速包括：C直线段至曲线段；D直线段至直线段；
在直线段至曲线段，虚拟曲线半径Rv＞873m时，加速度Ax为0.05m/s2；虚拟曲线半径175m≤Rv≤873m时，加速度Ax为-0.0008726+37430/Rv 2m/s2；虚拟曲线半径Rv＜175m时，加速度Ax为1.25m/s2；
在直线段至直线段，加速度Ax为0.05m/s2；
在加速度预测完成之后，根据预测得到加速度对直线段运行速度进行调整；
如果曲线n与曲线n+1之间直线过短，小于由曲线n运行速度加速或者减速到曲线n+1运行速度所需距离，加速度计算公式为：
Figure FDA0002306744040000041
式中，Vn为曲线段n上预测的运行车速(km/h)，Vn+1为曲线段n+1上预测的运行车速(km/h)，L为曲线段n和曲线段n+1之间的直线段长度(m)；
若起点后或终点前连接路段为直线路段，将起点或终点视为运行车速为100km/h的平曲线路段对直线段路段运行速度进行调整，起点后或终点前加速度采用直线段至直线段加速度；
最终、根据得到高速公路全线运行速度预测结果，获取平面直线与曲线之间运行速度之差△V，计算公式为：
△V＝|V85Tangent-V85Curve|
式中，V85Curve为平曲线上的运行车速，V85Tangent为平曲线之前的直线上最大运行车速。
10.根据权利要求1所述的一种高速公路交通安全评价系统，其特征在于：所述摩擦需求及摩擦系数获取模块执行如下步骤：
S1、对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdx的计算公式为：
Fdx＝Ax/g–i
式中，Fdx为纵向摩擦需求，Ax为纵向加速度，g为重力加速度，g取9.806m/s2，i为纵坡坡度；
S2、对车辆在高速公路上行驶时的横向加速进行预测，当车辆在直线上行驶时，横向加速度为0，车辆在平曲线上行驶时，横向加速度Ay计算公式为：
Ay＝V85 2/(3.62×Rv)
式中，Ay为横向加速度，V85为平曲线上预测的运行速度，Rv为虚拟曲线半径；
S3、对车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦需求进行预测，纵向摩擦需求Fdy的计算公式为：
Fdy＝Ay/g-i0-ih
式中，Fdy为横向摩擦需求，Ay为横向加速度，i0为横坡坡度，车辆在双坡路面外侧行驶时为负，内侧行驶时为正，ih为超高；
S4、对车辆在高速公路上行驶时的摩擦系数进行预测，道路摩擦系数采用潮湿状态下的沥青混凝土的摩擦系数，计算公式如下：
Fa＝0.4-(V85/3.6-8.3)×0.006
式中，Fa为道路摩擦系数，V85为运行速度；
S5、计算车辆在高速公路上行驶时的纵向摩擦比X和横向摩擦比Y
X＝Fdx/Fa
Y＝Fdy/Fa。
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